物理化學(xué)實驗b-恒溫槽

1、實驗1 ;恒溫槽的裝配和性能測試姓名：張圣夫 學(xué)號：2009011878班級：化92同組實驗者：陳其樂實驗日期：2012年3月28日 提交報告日期：2012年4月3日實驗老師：陳春一、引言1.1實驗?zāi)康?. 了解恒溫槽的原理，初步掌握其裝配和調(diào)試的基本技術(shù)。2. 分析恒溫槽的性能，找出合理的最佳布局。3. 掌握水銀接點溫度計、熱敏電阻溫度計、繼電器、自動平衡記錄儀的基本測量原理和使 用方法。1.2實驗原理恒溫水浴是一種常用的控溫裝置，它通過繼電器、溫度調(diào)節(jié)器和熱得快配合工作而達到 恒溫的目的。其簡單恒溫原理線路如圖211所示。當(dāng)水槽溫度低于設(shè)定值時，線路i是通 路，因此熱得快工作，使水槽溫度上

2、升；當(dāng)水槽溫度升高到設(shè)定值時，溫度調(diào)節(jié)器接通，此 時線路ii為通路，因電磁作用將彈簧片d吸下，線路i斷開，熱得快停止加熱；當(dāng)水槽溫 度低于設(shè)定值時，溫度調(diào)節(jié)器斷開，線路ii斷路，此時電磁鐵失去磁性，彈簧片回到原來 的位置，使線路i又成為通路。如此反復(fù)進行，從而使恒溫槽維持在所需恒定的溫度。圖2-1-1恒溫巒匚作原理圖1-加熱器 2.直流電涼3.溫度調(diào)節(jié)器恒溫槽由浴槽、溫度計、ptloo、繼電器、熱得快、攪拌器等部件組成。如圖2-1-2所示。 為了對恒溫槽的性能進行測試，圖中還包括一套熱敏電阻測溫裝置?，F(xiàn)將恒溫槽主要部件簡 述如下。圖2-1-2 恒溫槽裝置圖1.攪拌器2浴槽3.電加熱器4.接點溫

3、度計5.熱敏電阻溫度計 6. 1/10t：溫度計 7.晶體管繼電溫8.自動記錄儀9.調(diào)壓器綜上所述，恒溫效果是通過一系列元件的動作來獲得的。因此不可避免地存在著滯后現(xiàn) 象，如溫度傳遞、感溫元件、繼電器、熱得快等的滯后。因此，裝配時除對上述各元件的靈 敏度有一定要求外，還應(yīng)根據(jù)各元件在恒溫槽中作用，選擇合理的擺放位置，合理的布局才 能達到理想的恒溫效果。靈敏度是恒溫槽恒溫好壞的一個重要標志。一般在指定溫度卞，以 弘、弘分別表示開始加熱和停止加熱時槽內(nèi)水的溫度（相對值），以廠=1/2（心-心）為 縱坐標，時間t為橫坐標，記錄儀白動畫出靈敏度曲線如圖2-l-5o，2-1-5兒種八 j夬敏度曲若最高溫

4、度為弘，最低溫度為刁氐，測得恒溫槽的靈敏度為:通過對上述曲線分析可以看出圖中（a）表示靈敏度較高；（b）表示靈敏度較低；（c） 表示加熱功率偏大。如果熱得快功率偏小，則達不到設(shè)定的溫度值。二、實驗操作21實驗藥品、儀器型號及測試裝置示意圖2.1.1實驗藥品及儀器恒溫槽1套：玻璃缸、電動攪拌器、1/1o°c溫度計、電熱得快、ptloo.繼電器、調(diào)壓 器；熱敏電阻溫度計、電阻箱、甲電池、電橋盒、記錄儀、放大鏡等各一個。2.1.2測試裝置示意圖2-1-2圖 2-1-2恒溫椚裝曲圖1.攪拌器 2浴椚 3.電加熱點 4.接點溫度計5.熱敏電阻溫度計 6. l/10°c溫度計 7.品體

5、管継電紬8.自動記錄儀 9.訓(xùn)壓器2.2實驗操作步驟及方法要點2.2.1實驗操作步驟1. 布局對恒溫槽靈敏度的影響打開記錄儀和電橋盒上的開關(guān)，用電阻箱將電橋調(diào)平衡， 使記錄筆停在記錄紙的中部。判斷電橋電源極性是否連接正確，增大阻值，記錄筆應(yīng)向 右側(cè)移動，升高溫度，記錄筆也應(yīng)向右側(cè)移動。反z則需將甲電池正負接線對調(diào)。記錄 儀走紙速度定在4mm/min,開始記錄，記錄78個周期即可停止。改變各元件間的相互 位置，重復(fù)測定溫度波動曲線，找出一個合理的最佳布局。重復(fù)實驗5組。2. 影響溫度波動曲線的因素 選定某個布局，分別改變加熱電壓（加熱功率）和攪拌速度, 測定溫度波動曲線與未改變條件的溫度波動曲線

6、比較°3. 測定熱敏電阻溫度計的儀器常數(shù)（°c/格） 將恒溫槽溫度升高，用放大鏡觀察1/1o°c溫 度計，記錄溫度升高0.2°c記錄筆移動的格數(shù)。4. 實驗結(jié)束。剪下記錄紙，將儀器復(fù)原。2.2.2注意事項1. 1/1o°c溫度計所在位置就將來利用這個恒溫槽做實驗的系統(tǒng)所在區(qū)域。2. 溫度設(shè)定時要留有提前量，避免水槽溫度高于欲設(shè)定值。3. 溫度的設(shè)定與測量以1/1o°c溫度計為準。三、實驗數(shù)據(jù)：3.1實驗條件：溫度：22.6°c；壓力：102.55kpa；濕度:26.4% o3.2布局的影響：攪拌：4檔；加了電壓：100v。（

7、攪拌器：00；熱得快：； ph00： 口；熱敏電阻和 溫度計：）1）布局1:2）布局2：圖3：布局23）布局3：圖4：布局2對應(yīng)的溫度波動曲線圖5：布局34）布局4：布局3對應(yīng)的溫度波動曲線st5）布局5：圖9：布局5于1卜 1 f,e =t=q= 1 , 1手1! 1 一 -r=±圖10：布局5對應(yīng)的溫度波動曲線3.3攪拌速度及加熱電壓的影響：在布局5的基礎(chǔ)上進行該實驗:1）攪拌：7檔，加熱電壓：loovo2)攪拌：7檔;3.4標定儀器常數(shù)：溫度由29.9°c降至297c的溫度變化曲線:四、實驗計算：4.1標定儀器常數(shù)：溫度降低02°c,走紙12格,儀器常數(shù)=0

8、.2/12=0.16671/格。4.2確定最佳布局：對圖2、4、6、8、10分別進行讀取，取每次波動的走紙格數(shù)如表1所示，并求均值、 計算各分布情況下的靈敏度：靈敏度計算：tf=±t't =（走紙格數(shù)）x儀器常數(shù)/22表1：分布15的數(shù)據(jù)處理走紙 格數(shù)12345均值靈敏度/°c布局17.46.28.04.56.06. 420.053500布局22.53.23.23. 74.63.440.028667布局311. 711.811.210.812.011. 500.095833布局414.610.5&010.210. 110. 680.089000布局56. 5

9、6.56.84.66. 16. 100.050833市上表可以看出，布局2的靈敏度最小，所以最佳布局為布局2。4.3攪拌速率及加熱電壓的影響:采用最佳布局5：表2攪拌速度及加熱電壓的影響組號攪拌檔數(shù)電壓/v平均走紙格數(shù)靈敏度/°c171003.080.025667271404.980.041500五、實驗分析：5.1最佳分布的分析：理論上，布局1應(yīng)為為最佳布局，靈敏度最好，理由如下：a. 熱得快位于攪拌器的下游，使加熱過溫度較高的水較快的流向溫度低的區(qū)域，有利于傳 熱的進行，使恒溫槽的水溫盡快達到平衡。b. ptloo位于熱得快的下游，能夠很快的感受到水溫的升高，及時切斷加熱電源，使

10、得恒 溫效果變好。c. 熱敏電阻位于中間位置，水溫最為平穩(wěn)，使畫出的曲線波動最小。然而，我的實驗結(jié)果是布局2為最佳，我認為造成實驗偏差的原因應(yīng)該與恒溫槽內(nèi)各元 件間的距離有關(guān)，可能在擺放布局1時，熱得快與攪拌器放的有些遠了，使得恒溫槽內(nèi)水溫 未能盡快達到平衡，從而引起誤差。5.2攪拌速率及加熱電壓的影響： 攪拌速率由表2對比表1屮布局5分析，加熱電壓不變，攪拌速度增加時，靈敏度較好。因為攪 拌速度增大，使水流速度加大，傳熱速度加快，恒溫槽內(nèi)水溫更快達到均勻。 加熱電壓對比表2兩組數(shù)據(jù)，攪拌速度不變，加熱電壓增高，靈敏度降低。因為加熱功率過高會 導(dǎo)致加熱速度過快。當(dāng)達到設(shè)定溫度后，余熱繼續(xù)加溫一

11、段時間，使恒溫槽溫度高于設(shè)定溫 度過多，直接影響裝置靈敏度。其次，高功率使得水溫升高速度快，水溫下降速度相對慢, 使得畫出的靈敏度曲線不對稱。六、實驗結(jié)論：布局2為最佳布局，其靈敏度為0. 028667°co熱敏電阻溫度計的儀器常數(shù)為0.01667c/格。七、參考文獻：1. 基礎(chǔ)物理化學(xué)實驗，清華大學(xué)賀德華、麻英、張連慶編，清華大學(xué)出版社，2008 年5月第1版2. 物理化學(xué)朱文濤編著，清華大學(xué)出版社，1995年6月第1版八、附錄 思考題：1. 恒溫槽的恒溫原理是什么？答：水槽溫度低于設(shè)定值吋，加熱回路接通，熱得快工作，使水槽溫度升高；當(dāng)溫度升高到 設(shè)定值時，通過接點溫度計-調(diào)控，使繼電器回路接通，電磁作用將彈簧片吸下，加熱回路斷 開，熱得快停止加熱；當(dāng)水槽溫度再次低于設(shè)定值時，使接點溫度計內(nèi)斷開，繼電器回路斷 開，彈簧片彈回，加熱回路再次接通加熱。如此反復(fù)，使恒溫槽保持恒定的設(shè)定溫度。2. 恒溫槽內(nèi)各處的溫度是否相等？為什么？答：并不完全相等，因為熱傳遞需耍一定的時間，而熱得快位于某一固定位置，并且不停變 換工作狀態(tài)，使得恒溫槽內(nèi)不同位置存在溫度梯度，